DE102017126970A1

DE102017126970A1 - Rotor blade and rotor for a wind turbine, wind energy plant, method for producing a rotor blade, for connecting a rotor blade with a rotor hub and for repairing a rotor of a wind turbine

Info

Publication number: DE102017126970A1
Application number: DE102017126970.3A
Authority: DE
Inventors: Ingo Hesse; Alexander Hoffmann
Original assignee: Wobben Properties GmbH
Current assignee: Wobben Properties GmbH
Priority date: 2017-11-16
Filing date: 2017-11-16
Publication date: 2019-05-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage, einen Rotor für eine Windenergieanlage, eine Windenergieanlage, ein Verfahren zur Herstellung eines Rotorblatts, ein Verfahren zur Verbindung eines Rotorblatts mit einer Rotornabe und ein Verfahren zur Reparatur eines Rotors einer Windenergieanlage. Das Rotorblatt hat eine Anschlussschnittstelle, wobei die Anschlussschnittstelle mindestens eine Ausnehmung aufweist zur Aufnahme eines Zugelements zum Anschluss des Rotorblatts an ein weiteres Element einer Windenergieanlage, wobei eine Außenumfangsfläche der Ausnehmung von einem Anschlussmaterial gebildet ist und ein Innengewinde aufweistThe invention relates to a rotor blade for a wind turbine, a rotor for a wind turbine, a wind turbine, a method for producing a rotor blade, a method for connecting a rotor blade with a rotor hub and a method for repairing a rotor of a wind turbine. The rotor blade has a connection interface, wherein the connection interface has at least one recess for receiving a tension element for connecting the rotor blade to a further element of a wind energy plant, wherein an outer peripheral surface of the recess is formed by a connection material and has an internal thread

Description

Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage, einen Rotor für eine Windenergieanlage, eine Windenergieanlage, ein Verfahren zur Herstellung eines Rotorblatts, ein Verfahren zur Verbindung eines Rotorblatts mit einer Rotornabe und ein Verfahren zur Reparatur eines Rotors einer Windenergieanlage.The invention relates to a rotor blade for a wind turbine, a rotor for a wind turbine, a wind turbine, a method for producing a rotor blade, a method for connecting a rotor blade with a rotor hub and a method for repairing a rotor of a wind turbine.

Zu Befestigung von Rotorblättern an der Rotorblattnabe von Windenergieanlagen oder auch zur Befestigung von Rotorblattsegmenten aneinander existieren verschiedene Lösungen, wie beispielsweise beschrieben in DE 197 33 372 , DE 103 24 166 , DE 199 62 989 , DE 10 2006 022 279 , DE 10 2011 088 025 , DE 10 2014 206 670 , DE 10 2015 120 113 , DE 10 2016 110 551 , DE 102 01 726 , DE 10 2014 205 195 oder DE 10 2014 220 249 .For attachment of rotor blades to the rotor blade hub of wind turbines or for attachment of rotor blade segments to each other exist various solutions, such as described in DE 197 33 372 . DE 103 24 166 . DE 199 62 989 . DE 10 2006 022 279 . DE 10 2011 088 025 . DE 10 2014 206 670 . DE 10 2015 120 113 . DE 10 2016 110 551 . DE 102 01 726 . DE 10 2014 205 195 or DE 10 2014 220 249 ,

An die Verbindungen werden hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit gestellt, während gleichzeitig eine einfache und kostengünstige Herstellung und Montage gewünscht ist.High reliability requirements are placed on the connections, while at the same time a simple and cost-effective production and assembly is desired.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage, einen Rotor für eine Windenergieanlage, eine Windenergieanlage, ein Verfahren zur Herstellung eines Rotorblatts, ein Verfahren zur Verbindung eines Rotorblatts mit einer Rotornabe und ein Verfahren zur Reparatur eines Rotors einer Windenergieanlage bereitzustellen, welche gegenüber existierenden Lösungen verbessert sind. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage, einen Rotor für eine Windenergieanlage, eine Windenergieanlage, ein Verfahren zur Herstellung eines Rotorblatts, ein Verfahren zur Verbindung eines Rotorblatts mit einer Rotornabe und ein Verfahren zur Reparatur eines Rotors einer Windenergieanlage bereitzustellen, welche kostensparend und/oder vereinfacht und/oder besonders effizient und/oder zuverlässig sind.It is therefore an object of the present invention to provide a rotor blade for a wind turbine, a rotor for a wind turbine, a wind turbine, a method for manufacturing a rotor blade, a method for connecting a rotor blade with a rotor hub and a method for repairing a rotor of a wind turbine , which are improved over existing solutions. In particular, it is an object of the present invention to provide a rotor blade for a wind turbine, a rotor for a wind turbine, a wind turbine, a method for manufacturing a rotor blade, a method for connecting a rotor blade to a rotor hub, and a method for repairing a rotor of a wind turbine which are cost-saving and / or simplified and / or particularly efficient and / or reliable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage, mit einer Anschlussschnittstelle, wobei die Anschlussschnittstelle mindestens eine Ausnehmung aufweist zur Aufnahme eines Zugelements zum Anschluss des Rotorblatts an ein weiteres Element einer Windenergieanlage, wobei eine Außenumfangsfläche der Ausnehmung von einem Rotorblattmaterial gebildet ist und ein Innengewinde aufweist.This object is achieved by a rotor blade for a wind turbine, with a connection interface, wherein the connection interface has at least one recess for receiving a tension member for connecting the rotor blade to another element of a wind turbine, wherein an outer peripheral surface of the recess is formed by a rotor blade material and a Internal thread has.

Die Erfindung beruht unter anderem auf der Erkenntnis, dass beispielsweise existierende Querbolzenverbindungen zwar in der Regel robust und zuverlässig sowie einfach herzustellen sind. Gerade das bei diesen Verbindungen entstehende zusätzliche Gewicht und der für die Verbindung benötigte Raum sind jedoch oft limitierende Faktoren. Ferner beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, dass auch existierende Rotorblattverbindungen mit eingeklebten Gewindehülsen insbesondere mit hohen Kosten verbunden sind und nur sehr schwierig nachträglich ausgetauscht werden können.The invention is based inter alia on the recognition that, for example, existing transverse bolt connections are generally robust and reliable as well as easy to manufacture. However, the extra weight and the space required for the connection are often limiting factors. Furthermore, the invention is based on the finding that even existing rotor blade connections with glued threaded sleeves are associated in particular with high costs and can be replaced only very difficult later.

Die hier beschriebene Lösung hingegen ermöglicht eine ausgesprochen leichte und platzsparende Verbindung, da durch Ausbildung der Ausnehmung direkt im Rotorblattmaterial der Anschlussschnittstelle kein zusätzlicher Raum und kein zusätzliches Material für Gewindehülsen oder ähnliches erforderlich ist. Auf diese Weise kann die Anzahl an Ausnehmungen und Zugelementen für eine gegebene Rotorblattgeometrie, insbesondere eine gegebene Anschlussgeometrie gegenüber existierenden Lösungen deutlich erhöht werden. Ferner führt die hier beschriebene Lösung zu Kosteneinsparungen, da die Herstellung schneller und einfacher ist und auch weniger Bauteile (etwa keine separaten, einzuklebenden Hülsen) benötigt.The solution described here, however, allows a very light and space-saving connection, since by forming the recess directly in the rotor blade material of the connection interface no additional space and no additional material for threaded sleeves or the like is required. In this way, the number of recesses and traction elements for a given rotor blade geometry, in particular a given connection geometry over existing solutions can be significantly increased. Furthermore, the solution described here leads to cost savings, since the production is faster and easier and also requires fewer components (such as no separate sleeves to be glued).

Die hier beschriebene Lösung ermöglicht in vorteilhafter Weise auch eine Reparatur der Verbindung. Die Ausnehmungen können bei Bedarf im Durchmesser vergrößert werden, beispielsweise durch Aufbohren und neues Gewindeschneiden und/oder Einbringen eines Gewindeeinsatzes. Auf diese Weise kann erneut ein Zugelement (ggf. mit ebenfalls entsprechend größerem Durchmesser oder, insbesondere bei Verwendung eines Gewindeeinsatzes auch kleinerem oder gleichem Durchmesser) in die vergrößerte Ausnehmung eingebracht werden.The solution described here also advantageously enables a repair of the connection. The recesses can be increased in diameter if necessary, for example by drilling and new threading and / or introducing a threaded insert. In this way, again a tension element (possibly also with correspondingly larger diameter or, in particular when using a threaded insert also smaller or the same diameter) are introduced into the enlarged recess.

Das Zugelement wird vorzugsweise mit Klebstoff in die Ausnehmung eingebracht. Der Klebstoff kann vor und/oder mit und/oder nach dem Zugelement in die Ausnehmung eingebracht werden. Vorzugsweise kann ein Befüllweg, z.B. in Form einer Bohrung, oder mehrere Befüllwege vorgesehen sein, um auch nach dem Einbringen des Zugelements in die Ausnehmung den Klebstoff einbringen zu können.The tension element is preferably introduced into the recess with adhesive. The adhesive can be introduced before and / or with and / or after the tension element in the recess. Preferably, a filling path, e.g. be provided in the form of a bore, or more Befüllwege to bring even after the introduction of the tension element in the recess, the adhesive can.

Die Anschlussschnittstelle liegt vorzugsweise in einer Ebene, zu der eine Rotorblattlängsachse im Wesentlichen orthogonal ist. Die Anschlussschnittstelle kann vorzugsweise ringförmig ausgebildet sein und/oder eine ringförmige Stirnfläche aufweisen.The connection interface is preferably in a plane to which a rotor blade longitudinal axis is substantially orthogonal. The connection interface may preferably be annular and / or have an annular end face.

In der vorliegenden Anmeldung wird unter einem Rotorblatt insbesondere auch ein Rotorblattsegment verstanden, das mit einem weiteren Rotorblattsegment zu einem Rotorblatt verbunden werden kann. Ein Rotorblatt erstreckt sich in der Regel mit seiner Haupterstreckungsrichtung entlang einer Längsachse von einer Rotorblattwurzel zu einer Rotorblattspitze.In the present application, a rotor blade is understood in particular also to mean a rotor blade segment which can be connected to a further rotor blade segment to form a rotor blade. A rotor blade generally extends with its main direction of extension along a longitudinal axis from a rotor blade root to a rotor blade tip.

Die Ausnehmungen dienen insbesondere zum Anschluss des Rotorblatts an ein weiteres Element einer Windenergieanlage, wie beispielsweise eine Rotorblattnabe und/oder einen Rotorblattadapter und/oder ein (weiteres) Rotorblattsegment The recesses are used in particular for connecting the rotor blade to a further element of a wind turbine, such as a rotor blade hub and / or a rotor blade adapter and / or a (further) rotor blade segment

Die Ausnehmung ist vorzugsweise im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Ferner vorzugsweise weist die Ausnehmung einen im Wesentlichen zylinderförmigen Schaftteil mit einem ersten Durchmesser auf und einen an die Öffnung angrenzenden erweiterten Kopfteil auf mit einem zweiten Durchmesser auf, wobei der zweite Durchmesser größer ist als der erste Durchmesser. In Längsrichtung der Ausnehmung ist der Schaftteil vorzugsweise länger als der Kopfteil, insbesondere um ein Vielfaches länger als der Kopfteil.The recess is preferably formed substantially cylindrical. Furthermore, the recess preferably has a substantially cylindrical shaft part with a first diameter and an enlarged head part adjoining the opening with a second diameter, the second diameter being larger than the first diameter. In the longitudinal direction of the recess, the shaft part is preferably longer than the head part, in particular many times longer than the head part.

Vorzugsweise ist eine Längsachse der Ausnehmung im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Rotorblatts.Preferably, a longitudinal axis of the recess is substantially parallel to a longitudinal axis of the rotor blade.

Das in der Ausnehmung aufgenommene Zugelement weist vorzugsweise ein Außengewinde auf, wobei das Innengewinde der Ausnehmung und das Außengewinde des Zugelements vorzugsweise für einen Eingriff miteinander ausgebildet sind.The tension element accommodated in the recess preferably has an external thread, wherein the internal thread of the recess and the external thread of the tension element are preferably designed for engagement with one another.

Das in der Ausnehmung aufgenommene Zugelement kann mit seinem aus der Ausnehmung herausragenden Ende beispielsweise in einem Querbolzen eines weiteren Elements der Windenergieanlage (wie eine Rotornabe, eine Rotorblattadapter oder ein (weiteres) Rotorblattsegment) aufgenommen werden zur Befestigung des Rotorblatts. Auch andere Befestigungsarten sind möglich.The tension element accommodated in the recess can be accommodated with its end protruding from the recess, for example in a transverse bolt of a further element of the wind energy installation (such as a rotor hub, a rotor blade adapter or a (further) rotor blade segment) for fastening the rotor blade. Other types of attachment are possible.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Ausnehmung als Sackloch ausgebildet ist. Die Öffnung des Sacklochs liegt vorzugsweise in einer Stirnfläche der Anschlussschnittstelle. Eine Längserstreckung der Ausnehmung entlang der Längsachse ist vorzugsweise länger als die Länge des darin aufzunehmenden Teils des Zugelements.According to a preferred embodiment it is provided that the recess is formed as a blind hole. The opening of the blind hole preferably lies in an end face of the connection interface. A longitudinal extent of the recess along the longitudinal axis is preferably longer than the length of the part of the tension element to be accommodated therein.

Es ist ferner bevorzugt, dass die Ausnehmung erhalten ist durch Bohren und Einbringen eines Innengewindes. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Ausnehmung erhalten ist durch Bohren und, vorzugsweise anschließendes, Einbringen eines Innengewindes.It is further preferred that the recess is obtained by drilling and inserting an internal thread. In particular, it is preferred that the recess is obtained by drilling and, preferably subsequent, introduction of an internal thread.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Ausnehmung eine Tiefe aufweist, die einem mindestens einem Vielfachen des Durchmessers der Ausnehmung entspricht. Die Tiefe entspricht vorzugsweise einer Erstreckung entlang der Längsachse der Ausnehmung.In a further preferred embodiment it is provided that the recess has a depth which corresponds to at least a multiple of the diameter of the recess. The depth preferably corresponds to an extent along the longitudinal axis of the recess.

Eine weitere bevorzugte Fortbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Ausnehmung eine Tiefe aufweist, die mindestens dem Dreifachen, vorzugsweise mindestens dem Sechsfachen des Durchmessers der Ausnehmung entspricht. Vorzugsweise weist die Ausnehmung eine Tiefe auf, die maximal dem Zwölffachen des Durchmessers der Ausnehmung entspricht.A further preferred development is characterized in that the recess has a depth which corresponds to at least three times, preferably at least six times the diameter of the recess. Preferably, the recess has a depth which corresponds at most to twelve times the diameter of the recess.

Ferner ist bevorzugt, dass ein Durchmesser der Ausnehmung etwa einem Drittel, insbesondere 20 bis 40%, der Ausdehnung der Anschlussschnittstelle orthogonal zur Längsachse entspricht.Furthermore, it is preferred that a diameter of the recess corresponds to approximately one third, in particular 20 to 40%, of the extension of the connection interface orthogonal to the longitudinal axis.

Eine bevorzugte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass das Rotorblatt ein Rotorblattmaterial aufweist oder im Wesentlichen aus einem Rotorblattmaterial besteht. A preferred development is characterized in that the rotor blade has a rotor blade material or substantially consists of a rotor blade material.

Es ist ferner bevorzugt, dass die Anschlussschnittstelle ein Anschlussmaterial aufweist oder im Wesentlichen aus einem Anschlussmaterial besteht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Rotorblattmaterial und das Anschlussmaterial identisch sind. Das Anschlussmaterial kann gegenüber dem Rotorblattmaterial verstärkt sein.It is further preferred that the connection interface comprises a connection material or consists essentially of a connection material. In a preferred embodiment it is provided that the rotor blade material and the connection material are identical. The connection material may be reinforced relative to the rotor blade material.

Die Anschlussschnittstelle und/oder andere Teile des Rotorblatt können beispielsweise auch eine Verstärkung umfassen, die vorzugsweise ebenfalls ganz oder überwiegend aus Anschlussmaterial und/oder Rotorblattmaterial besteht.The connection interface and / or other parts of the rotor blade may, for example, also comprise a reinforcement, which preferably likewise consists wholly or predominantly of connection material and / or rotor blade material.

Vorzugsweise ist die Anschlussschnittstelle integral mit dem Rotorblatt gefertigt und/oder einstückig mit dem Rotorblatt ausgebildet.Preferably, the connection interface is made integral with the rotor blade and / or formed integrally with the rotor blade.

Dabei ist insbesondere bevorzugt, dass das Rotorblattmaterial ein faserverstärktes Verbundmaterial ist, insbesondere Faser-Kunststoff-Verbundmaterial, vorzugsweise ein glasfaserverstärktes Epoxidharz-Verbundmaterial. Ferner ist bevorzugt, dass das Anschlussmaterial ein faserverstärktes Verbundmaterial ist, insbesondere Faser-Kunststoff-Verbundmaterial, vorzugsweise ein glasfaserverstärktes Epoxidharz-Verbundmaterial.It is particularly preferred that the rotor blade material is a fiber-reinforced composite material, in particular fiber-plastic composite material, preferably a glass fiber reinforced epoxy resin composite material. Further, it is preferable that the terminal material is a fiber-reinforced composite material, in particular fiber-plastic composite material, preferably a glass-fiber-reinforced epoxy resin composite material.

Als Fasermaterialien können vorzugsweise organische Fasern, und/oder anorganische Fasern, und/oder Naturfasern zum Einsatz kommen.As fiber materials preferably organic fibers, and / or inorganic fibers, and / or natural fibers can be used.

Anorganische Fasern sind beispielsweise Glasfasern, Basaltfasern, Borfasern, Keramikfasern oder Stahlfasern. Organische Fasern sind beispielsweise Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Polyesterfasern und Polyethylenfasern (insbesondere High Performance Polyethylene (HPPE) Fasern, wie beispielsweise Dyneema-Fasern). Naturfasern sind beispielsweise Hanffasern, Flachsfasern oder Sisalfasern.Inorganic fibers are, for example, glass fibers, basalt fibers, boron fibers, ceramic fibers or steel fibers. Organic fibers include, for example, aramid fibers, carbon fibers, polyester fibers and polyethylene fibers (especially high performance polyethylene (HPPE) fibers, such as Dyneema fibers). Natural fibers are, for example, hemp fibers, flax fibers or sisal fibers.

Vorzugsweise umfasst das Matrixmaterial des faserverstärkten Verbundmaterials einen Kunststoff umfasst oder besteht daraus. Der Kunststoff umfasst vorzugsweise ein Thermoplast und/oder ein Duroplast oder besteht daraus. Besonders bevorzugt sind beispielsweise duroplastische Kunststoffe, wie Polyesterharz (UP) und/oder Epoxidharz, und/oder thermoplatische Kunststoffe, wie Polyamid. Das Matrix Matrixmaterial des faserverstärkten Verbundmaterials kann Zement und/oder Beton und/oder Metall und/oder Keramik und/oder Kohlenstoff umfassen oder daraus bestehen. Preferably, the matrix material of the fiber-reinforced composite material comprises or consists of a plastic. The plastic preferably comprises or consists of a thermoplastic and / or a duroplastic. For example, thermosetting plastics, such as polyester resin (UP) and / or epoxy resin, and / or thermoplastics, such as polyamide, are particularly preferred. The matrix matrix material of the fiber-reinforced composite material may comprise or consist of cement and / or concrete and / or metal and / or ceramic and / or carbon.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Rotorblattmaterial und/oder das Anschlussmaterial eine Steifigkeit aufweist, die geringer ist, insbesondere um ein Vielfaches geringer ist, vorzugsweise um mindestens das Fünffache geringer ist, beispielsweise um mindestens das Siebenfache geringer ist, als die Steifigkeit eines Materials des Zugelements, wobei als Maß der Steifigkeit insbesondere der Elastizitätsmodul und/oder der Schubmodul des jeweiligen Materials dient.In a further preferred embodiment it is provided that the rotor blade material and / or the connecting material has a rigidity which is lower, in particular many times lower, preferably at least five times lower, for example at least seven times lower, than the stiffness a material of the tension element, wherein as a measure of rigidity in particular the modulus of elasticity and / or the shear modulus of the respective material is used.

Das Zugelement weist vorzugsweise Stahl auf oder besteht ganz oder überwiegend aus Stahl.The tension element preferably comprises steel or consists entirely or predominantly of steel.

Eine weitere bevorzugte Fortbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Anschlussschnittstelle eine Vielzahl von Ausnehmungen aufweist. Die Vielzahl von Ausnehmungen kann einreihig oder mehrreihig angeordnet sein. Dabei ist insbesondere bevorzugt, dass die Ausnehmungen auf einer Kreisbahn liegen oder auf zwei, drei oder mehreren im wesentlichen konzentrischen Kreisbahnen liegen. Die Ausnehmungen können auch auf einer ellipsenförmigen Bahn oder auf mehreren ellipsenförmigen Bahnen liegen. Es ist ferner bevorzugt, dass die Ausnehmungen in Umfangsrichtung äquidistant angeordnet sind. Vorzugsweise ist eine der Anzahl von Ausnehmungen entsprechende Anzahl an Zugelementen vorgesehen, wobei vorzugsweise in jeder Ausnehmung ein Zugelement angeordnet ist oder angeordnet werden kann.Another preferred development is characterized in that the connection interface has a plurality of recesses. The plurality of recesses may be arranged in single-row or multi-row. It is particularly preferred that the recesses lie on a circular path or lie on two, three or more substantially concentric circular paths. The recesses may also lie on an elliptical path or on several elliptical paths. It is further preferred that the recesses are arranged equidistantly in the circumferential direction. Preferably, one of the number of recesses corresponding number of tension elements is provided, wherein preferably in each recess a tension element is arranged or can be arranged.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch einen Rotor für eine Windenergieanlage, mit einer Rotornabe und mindestens einem an der Rotornabe befestigten Rotorblatt, wobei das mindestens eine Rotorblatt wie zuvor beschrieben ausgebildet ist.According to a further aspect of the invention, the object mentioned is achieved by a rotor for a wind turbine, with a rotor hub and at least one rotor blade attached to the rotor hub, wherein the at least one rotor blade is formed as described above.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Rotors ist vorgesehen, dass die Rotornabe einen Flanschabschnitt zum Anschluss des Rotorblatts aufweist und das Rotorblatt mittels mehrerer Zugelemente, die in mehreren Ausnehmungen aufgenommen sind, mit dem Flanschabschnitt verschraubt ist.According to a preferred embodiment of the rotor is provided that the rotor hub has a flange portion for connection of the rotor blade and the rotor blade is screwed by means of a plurality of tension elements which are accommodated in a plurality of recesses, with the flange portion.

Vorzugsweise ist der Flanschabschnitt umlaufend ausgebildet. Ferner ist bevorzugt, dass der Flanschabschnitt im Querschnitt im wesentlichen T-förmig ausgebildet ist.Preferably, the flange portion is formed circumferentially. It is further preferred that the flange portion is formed in cross-section substantially T-shaped.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Rotors ist vorgesehen, dass das Zugelement in der Ausnehmung verklebt ist. Insbesondere ist bevorzugt, dass das Zugelement in der Ausnehmung nicht nur verschraubt, sondern auch verklebt ist.In a further preferred embodiment of the rotor is provided that the tension element is glued in the recess. In particular, it is preferred that the tension element is not only screwed in the recess, but also glued.

Hierzu wird vor dem Einbringen des Zugelements in die Ausnehmung ein Klebstoff in die Ausnehmung eingebracht. Als Klebstoff kommen vorzugsweise dünnflüssige Klebstoffe und/oder Klebstoffe auf Epoxid- und/oder Poyurethan- und/oder Methylacrylatbasis zum Einsatz.For this purpose, an adhesive is introduced into the recess before the introduction of the tension element into the recess. The adhesive used is preferably low-viscosity adhesives and / or adhesives based on epoxide and / or polyurethane and / or methyl acrylate.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine Windenergieanlage, umfassend einen Turm und eine an dem Turm angeordnete Gondel mit einem Rotor, der eine Rotornabe und mindestens ein an der Rotornabe befestigtes Rotorblatt aufweist, wobei das Rotorblatt wie zuvor ausgebildet ist und/oder der Rotor wie zuvor ausgebildet ist.According to a further aspect of the invention, the object mentioned at the outset is achieved by a wind energy plant comprising a tower and a nacelle arranged on the tower with a rotor having a rotor hub and at least one rotor blade fastened to the rotor hub, the rotor blade being constructed as before and / or the rotor is formed as before.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines zuvor beschriebenen Rotorblatts, umfassend Bereitstellen eines Rotorblatts mit einer Anschlussschnittstelle, Erzeugen mindestens einer Ausnehmung in der Anschlussschnittstelle durch Bohren und, vorzugsweise anschließendes, Einbringen eines Innengewindes.According to a further aspect of the invention, the object mentioned at the outset is achieved by a method for producing a rotor blade described above, comprising providing a rotor blade with a connection interface, producing at least one recess in the connection interface by drilling and, preferably, subsequent insertion of an internal thread.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Verbindung eines Rotorblatts mit einer Rotornabe, umfassend Bereitstellen eines zuvor beschriebenen Rotorblatts, Einbringen eines Klebstoffs in die Ausnehmung, Befestigen des Rotorblatts an der Rotornabe durch Einschrauben eines Zugelements in die Ausnehmung.According to a further aspect of the invention, the object mentioned at the outset is achieved by a method for connecting a rotor blade to a rotor hub, comprising providing a rotor blade described above, introducing an adhesive into the recess, fastening the rotor blade to the rotor hub by screwing a tension element into the recess ,

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Reparatur eines zuvor beschriebenen Rotors einer Windenergieanlage, insbesondere einer Verbindung eines Rotorblatts an einer Rotornabe, umfassend Lösen des Zugelements aus der Ausnehmung, Vergrößern der Ausnehmung auf einen größeren Durchmesser, und Einbringen eines Innengewindes, Befestigen des Rotorblatts an der Rotornabe durch Einschrauben eines Zugelements mit einem größeren Durchmesser in die Ausnehmung.According to a further aspect of the invention, the object mentioned is achieved by a method for repairing a previously described rotor of a wind turbine, in particular a compound of a rotor blade on a rotor hub, comprising releasing the tension element from the recess, enlarging the recess to a larger diameter, and Inserting an internal thread, attaching the rotor blade to the rotor hub by screwing a tension element with a larger diameter in the recess.

Das Einbringen eines Innengewindes kann derart erfolgen, dass ein Innengewinde eingebracht wird, das im Vergleich zur vorher bestehenden Verbindung einen kleineren, einen größeren oder einen gleichen Durchmesser hat. Zum Einbringen eines Innengewindes mit größerem oder kleinerem oder gleichem Durchmesser ist es bevorzugt, einen Gewindeeinsatz in die vergrößerte Ausnehmung einzusetzen und/oder einzukleben, wobei der Gewindeeinsatz vorzugsweise aus Metall besteht oder Metall aufweist. Ein Innengewinde mit einem im Vergleich zur vorher bestehenden Verbindung größeren Durchmesser kann auch direkt im Rotorblattmaterial der Anschlussschnittstelle ausgebildet sein, so dass eine Außenumfangsfläche der Ausnehmung von einem Rotorblattmaterial gebildet ist.The introduction of an internal thread can be made such that an internal thread is introduced is that has a smaller, larger or equal diameter compared to the previously existing compound. To insert an internal thread with a larger or smaller or the same diameter, it is preferable to insert a threaded insert in the enlarged recess and / or glued, wherein the threaded insert is preferably made of metal or metal. An internal thread with a larger diameter compared to the previously existing connection can also be formed directly in the rotor blade material of the connection interface, so that an outer peripheral surface of the recess is formed by a rotor blade material.

Entsprechend dem Durchmesser des Innengewindes wird vorzugsweise ein Zugelement eingeschraubt, das im Vergleich zur vorher bestehenden Verbindung einen kleineren, einen größeren oder einen gleichen Durchmesser hat.According to the diameter of the internal thread, a tension element is preferably screwed in, which in comparison to the previously existing connection has a smaller, a larger or a same diameter.

Das Lösen des Zugelements aus der Ausnehmung kann vorzugsweise erfolgen durch Aufbringen eines Losdrehmoments bis zum Versagen der Verklebung, vorzugsweise mittels eines sogenannten „Linksausdreher“, und/oder durch Ausbohren.The release of the tension element from the recess may preferably be effected by applying a loosening torque to the failure of the bond, preferably by means of a so-called "left hand extractor", and / or by drilling.

Vorzugsweise wird das Verfahren zur Reparatur eines zuvor beschriebenen Rotors einer Windenergieanlage ohne Demontage des Rotorblatts durchgeführt. Dies ist insbesondere bevorzugt, wenn die Bohrung des Gegenstücks groß genug ist und/oder auf den größeren Durchmesser vergrößert werden kann. Eine Reparatur und/oder ein Austausch der Zugelemente im zusammengebauten Zustand hat u.a. dem Vorteil, dass eine Demontage des Rotorblatts vermieden werden kann und der damit verbundene Zeit- und Kostenaufwand somit deutlich reduziert werden kann.Preferably, the method for repairing a previously described rotor of a wind turbine without disassembly of the rotor blade is performed. This is particularly preferred if the bore of the counterpart is large enough and / or can be increased to the larger diameter. A repair and / or replacement of the tension members in the assembled state has u.a. the advantage that disassembly of the rotor blade can be avoided and the associated time and cost can thus be significantly reduced.

Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich durch Kombination der hier erörterten bevorzugten Merkmale.Further advantageous embodiments of the device according to the invention will become apparent by combining the preferred features discussed herein.

Zu den Vorteilen, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails dieser weiteren Aspekte der Erfindung und ihrer Fortbildungen wird auf die vorangegangene Beschreibung zu den entsprechenden Vorrichtungsmerkmalen verwiesen.For the advantages, variants and details of execution of these further aspects of the invention and their developments, reference is made to the preceding description of the corresponding device features.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen:

1: eine schematische Darstellung einer Windenergieanlage mit einem erfindungsgemäßen Rotorblatt;
2: eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Ausführungsform eines Rotorblatts mit einer Anschlussschnittstelle mit mehreren Ausnehmungen, in die jeweils ein Zugelement eingebracht ist;
3: einen schematischen Längsschnitt durch eine Ausnehmung in einer Anschlussschnittstelle mit eingebrachtem Zugelement; und
4: einen schematischen Längsschnitt durch eine Ausnehmung in einer Anschlussschnittstelle.

Preferred embodiments of the invention will be described by way of example with reference to the accompanying figures. Show it:

1 : a schematic representation of a wind turbine with a rotor blade according to the invention;
2 a schematic representation of a section of an embodiment of a rotor blade with a connection interface with a plurality of recesses, in each of which a tension element is introduced;
3 a schematic longitudinal section through a recess in a connection interface with introduced tension element; and
4 a schematic longitudinal section through a recess in a connection interface.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Windenergieanlage gemäß der Erfindung. Die Windenergieanlage 100 weist einen Turm 102 und eine Gondel 104 auf dem Turm 102 auf. An der Gondel 104 ist ein aerodynamischer Rotor 106 mit drei Rotorblättern 108 und einem Spinner 110 vorgesehen. Der aerodynamische Rotor 106 wird im Betrieb der Windenergieanlage durch den Wind in eine Drehbewegung versetzt und dreht somit auch einen elektrodynamischen Rotor oder Läufer eines Generators, welcher direkt oder indirekt mit dem aerodynamischen Rotor 106 gekoppelt ist. Der elektrische Generator ist in der Gondel 104 angeordnet und erzeugt elektrische Energie. Die Pitchwinkel der Rotorblätter 108 können durch Pitchmotoren der jeweiligen Rotorblätter 108 verändert werden. Die Rotorblätter 108 sind mittels der hier beschriebenen Lösung befestigt. 1 shows a schematic representation of a wind turbine according to the invention. The wind turbine 100 has a tower 102 and a gondola 104 on the tower 102 on. At the gondola 104 is an aerodynamic rotor 106 with three rotor blades 108 and a spinner 110 intended. The aerodynamic rotor 106 is set in operation of the wind turbine by the wind in a rotary motion and thus also rotates an electrodynamic rotor or rotor of a generator, which directly or indirectly with the aerodynamic rotor 106 is coupled. The electric generator is in the gondola 104 arranged and generates electrical energy. The pitch angle of the rotor blades 108 can by pitch motors of the respective rotor blades 108 to be changed. The rotor blades 108 are attached by means of the solution described here.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Ausführungsform eines Rotorblatts 200 mit einer Anschlussschnittstelle 210 mit mehreren Ausnehmungen 211, in die jeweils ein Zugelement 220 eingebracht ist. Die Außenumfangsfläche der jeweiligen Ausnehmungen 211 ist durch das Anschlussmaterial gebildet. Die Öffnungen der Ausnehmungen 211 liegen in der Stirnfläche 212 der Anschlussschnittstelle 210. Der Durchmesser der Ausnehmung 211 entspricht vorzugsweise etwa einem Drittel, insbesondere ca. 20 bis 40%, der Ausdehnung D_F der Anschlussschnittstelle 210 orthogonal zu einer Längsachse der Ausnehmung 211 und/oder des Rotorblatts 200. 2 shows a schematic representation of a section of an embodiment of a rotor blade 200 with a connection interface 210 with several recesses 211 , in each of which a tension element 220 is introduced. The outer peripheral surface of the respective recesses 211 is formed by the connection material. The openings of the recesses 211 lie in the face 212 the connection interface 210 , The diameter of the recess 211 preferably corresponds to about one third, in particular about 20 to 40%, of the extent D _F the connection interface 210 orthogonal to a longitudinal axis of the recess 211 and / or the rotor blade 200 ,

3 zeigt eine schematischen Längsschnitt durch eine Ausnehmung 311 in einer Anschlussschnittstelle 310 mit eingebrachtem Zugelement 320 mit einem Durchmesser D und einer Gesamtlänge, die sich aus der Länge L_B1 des in der Ausnehmung 311 aufgenommenen Teils und der Länge L_B2 des aus der Ausnehmung 311 herausragenden Teils zusammensetzt. Die Außenumfangsfläche der Ausnehmung 311 ist durch das Anschlussmaterial gebildet. Die Ausnehmung 311 ist als Sackloch ausgebildet, die Öffnung liegt in der Stirnfläche 312 der Anschlussschnittstelle 310. In die Ausnehmung ist Klebstoff 330 eingebracht. 3 shows a schematic longitudinal section through a recess 311 in a connection interface 310 with inserted tension element 320 with a diameter D and a total length, resulting from the length L _B1 in the recess 311 recorded part and the length L _B2 of the recess 311 outstanding part. The outer peripheral surface of the recess 311 is formed by the connection material. The recess 311 is designed as a blind hole, the opening is in the end face 312 the connection interface 310 , In the recess is adhesive 330 brought in.

Die Ausnehmung 311 ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und weist einen im Wesentlichen zylinderförmigen Schaftteil 311a mit einem ersten Durchmesser D_B auf und einen an die Öffnung angrenzenden erweiterten Kopfteil 311b auf mit einem zweiten Durchmesser D_E auf, wobei der zweite Durchmesser D_E größer ist als der erste Durchmesser D_B . In Längsrichtung der Ausnehmung ist der Schaftteil 311a um ein Vielfaches länger als der Kopfteil 311b mit einer Länge L_E . Insgesamt weist die Ausnehmung 311 eine Grundlänge L_G und eine Gesamtlänge L_B auf. Diese Längserstreckung der Ausnehmung 311 entlang der Längsachse ist länger als die Länge L_B1 des darin aufzunehmenden Teils des Zugelements 320 und entspricht einem Vielfachen des Durchmessers D_B der Ausnehmung 311. Der Durchmesser D_B der Ausnehmung 311 entspricht vorzugsweise etwa einem Drittel, insbesondere ca. 20 bis 40%, der Ausdehnung D_F der Anschlussschnittstelle 310 orthogonal zu einer Längsachse der Ausnehmung 311 und/oder des Rotorblatts.The recess 311 is substantially cylindrical and has an in Essentially cylindrical shaft part 311 with a first diameter D _B on and an adjacent to the opening enlarged headboard 311b on with a second diameter D _E on, with the second diameter D _E is larger than the first diameter D _B , In the longitudinal direction of the recess is the shaft part 311 many times longer than the headboard 311b with a length L _E , Overall, the recess has 311 a basic length L _G and a total length L _B on. This longitudinal extension of the recess 311 along the longitudinal axis is longer than the length L _B1 of the part of the tension element to be accommodated therein 320 and corresponds to a multiple of the diameter D _B the recess 311 , The diameter D _B the recess 311 preferably corresponds to about one third, in particular about 20 to 40%, of the extent D _F the connection interface 310 orthogonal to a longitudinal axis of the recess 311 and / or the rotor blade.

Es können auch Ausführungsformen mit mehrreihigen Verbindungen bevorzugt sein.Embodiments with multi-row connections may also be preferred.

Das in der Ausnehmung 311 aufgenommene Zugelement 320 weist ein Außengewinde auf, wobei das Innengewinde der Ausnehmung 311 und das Außengewinde des Zugelements 320 für einen Eingriff miteinander ausgebildet sind.That in the recess 311 absorbed tension element 320 has an external thread, wherein the internal thread of the recess 311 and the external thread of the tension element 320 are designed for engagement with each other.

4 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine Ausnehmung 411 in einer Anschlussschnittstelle 410. Die Außenumfangsfläche der Ausnehmung 411 ist durch das Anschlussmaterial gebildet. Die Ausnehmung 411 ist als Sackloch ausgebildet, die Öffnung liegt in der Stirnfläche 412 der Anschlussschnittstelle 410. Die Ausnehmung 411 ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und weist einen im Wesentlichen zylinderförmigen Schaftteil 411a mit einem ersten Durchmesser D_B auf und einen an die Öffnung angrenzenden erweiterten Kopfteil 411b auf mit einem zweiten Durchmesser D_E auf, wobei der zweite Durchmesser D_E größer ist als der erste Durchmesser D_B . Zwischen dem erweiterten Kopfteil 411b und dem Schaftteil 411a ist ein Übergangsabschnitt 411c ausgebildet, welcher vorzugsweise einen Neigungswinkel α von 30 bis 60°, insbesondere von 45° aufweist. Am geschlossenen Ende des Sacklochs ist ein Endabschnitt 411d ausgebildet, der vorzugsweise einen Neigungswinkel β von 60 bis 120° aufweist. Der Schaftteil 411a weist ein Innengewinde 413 auf, welches direkt in das Anschlussmaterial geschnitten ist. 4 shows a schematic longitudinal section through a recess 411 in a connection interface 410 , The outer peripheral surface of the recess 411 is formed by the connection material. The recess 411 is designed as a blind hole, the opening is in the end face 412 the connection interface 410 , The recess 411 is substantially cylindrical and has a substantially cylindrical shaft portion 411a with a first diameter D _B on and an adjacent to the opening enlarged headboard 411b on with a second diameter D _E on, with the second diameter D _E is larger than the first diameter D _B , Between the extended headboard 411b and the shaft part 411a is a transitional section 411c formed, which preferably has an inclination angle α of 30 to 60 °, in particular of 45 °. At the closed end of the blind hole is an end portion 411d formed, which preferably has an inclination angle β of 60 to 120 °. The shaft part 411a has an internal thread 413 which is cut directly into the connection material.

In Längsrichtung der Ausnehmung ist der Schaftteil 411a mit einer Länge L_V um ein Vielfaches länger als der Kopfteil 411b mit einer Länge L_E . Die Längserstreckung der Ausnehmung 411 entlang der Längsachse entspricht einem Vielfachen des Durchmesser D_B der Ausnehmung 311. Der Durchmesser D_B der Ausnehmung 311 entspricht vorzugsweise etwa einem Drittel, insbesondere ca. 20 bis 40%, der Ausdehnung D_F der Anschlussschnittstelle 410 orthogonal zu einer Längsachse der Ausnehmung 411 und/oder des Rotorblatts.In the longitudinal direction of the recess is the shaft part 411a with a length L _V many times longer than the headboard 411b with a length L _E , The longitudinal extension of the recess 411 along the longitudinal axis corresponds to a multiple of the diameter D _B the recess 311 , The diameter D _B the recess 311 preferably corresponds to about one third, in particular about 20 to 40%, of the extent D _F the connection interface 410 orthogonal to a longitudinal axis of the recess 411 and / or the rotor blade.

Die Anschlussschnittstellen 210, 310, 410 weisen vorzugsweise ein Anschlussmaterial auf, welches identisch ist mit einem Rotorblattmaterial. Ferner vorzugsweise sind die Anschlussschnittstellen 210, 310, 410 jeweils integral mit dem Rotorblatt gefertigt und/oder jeweils einstückig mit dem Rotorblatt ausgebildet.The connection interfaces 210 . 310 . 410 preferably have a connection material which is identical to a rotor blade material. Further preferably, the connection interfaces 210 . 310 . 410 each made integral with the rotor blade and / or each formed integrally with the rotor blade.

Vorzugsweise beträgt der Durchmesser D_E etwa das 1,25-fache des Durchmessers D_B . Ferner vorzugsweise beträgt die Länge D_E vorzugsweise etwas as 1,5-fache des Durchmessers D_B . Vorzugsweise beträgt die Länge L_V etwa das 6-fache des Durchmesser D_B .Preferably, the diameter is D _E about 1.25 times the diameter D _B , Further preferably, the length is D _E preferably about 1.5 times the diameter D _B , Preferably, the length is L _V about 6 times the diameter D _B ,

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims

Rotor blade for a wind energy plant, with a connection interface, wherein the connection interface has at least one recess for receiving a tension element for connecting the rotor blade to a further element of a wind energy plant, wherein an outer peripheral surface of the recess is formed by a terminal material and has an internal thread.

Rotor blade according to at least one of the preceding claims, characterized in that the recess is formed as a blind hole.

Rotor blade according to at least one of the preceding claims, characterized in that the recess is obtained by drilling and introducing an internal thread.

Rotor blade according to at least one of the preceding claims, characterized in that the recess has a depth which corresponds to at least a multiple of the diameter of the recess.

Rotor blade according to at least one of the preceding claims, characterized in that the recess has a depth which corresponds to at least three times, preferably at least six times, in particular at most twelve times the diameter of the recess.

Rotor blade according to at least one of the preceding claims, characterized in that the rotor blade material and / or the connecting material is a fiber-reinforced composite material, in particular fiber-plastic composite material, preferably a glass fiber reinforced epoxy resin composite material.

Rotor blade according to at least one of the preceding claims, characterized in that the rotor blade material and / or the connection material has a stiffness which is less than the stiffness of a material of the tension element, wherein as a measure of rigidity in particular the modulus of elasticity and / or shear modulus of the respective material serves.

Rotor blade according to at least one of the preceding claims, characterized in that the rotor blade material and / or the connecting material has a stiffness which is many times smaller, preferably at least five times lower, for example at least seven times lower, than the rigidity of a Material of the tension element, wherein as a measure of rigidity in particular the modulus of elasticity and / or the shear modulus of the respective material is used.

Rotor blade according to at least one of the preceding claims, characterized in that the connection interface has a plurality of recesses.

Rotor for a wind energy plant, with a rotor hub and at least one rotor blade attached to the rotor hub, wherein the at least one rotor blade is designed according to at least one of the preceding claims.

Rotor according to the preceding claim, characterized in that the tension element is glued in the recess.

A wind energy installation comprising a tower and a nacelle arranged on the tower with a rotor having a rotor hub and at least one rotor blade fixed to the rotor hub, wherein the rotor blade is designed according to at least one of the preceding claims and / or the rotor according to at least one of the preceding claims Claims is formed.

A method of manufacturing a rotor blade according to any one of the preceding claims, comprising: Providing a rotor blade with a connection interface, - Producing at least one recess in the connection interface by drilling and inserting an internal thread.

A method of connecting a rotor blade to a rotor hub, comprising: Providing a rotor blade according to at least one of the preceding claims, Introducing an adhesive into the recess, - Attaching the rotor blade to the rotor hub by screwing a tension element in the recess.

Method for repairing a rotor of a wind energy plant according to at least one of the preceding claims, in particular a connection of a rotor blade to a rotor hub, comprising: Releasing the tension element from the recess, Enlarging the recess to a larger diameter and inserting an internal thread, - Attaching the rotor blade to the rotor hub by screwing a tension element in the recess.